CN110535330A - 一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动 - Google Patents
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Abstract
一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，包括两个光纤信号接收器和一个MOS驱动芯片，两个光纤信号接收器均与MOS驱动芯片的输入接口连接，MOS驱动芯片的输出接口上连接有两个MOS管，用于分别接收两个光纤信号接收器所传输并转换后的MOS驱动信号，其中一个MOS管与A1驱动电路和A2驱动电路同时连接，使A1驱动电路和A2驱动电路能够同步导通，另一个MOS管与B1驱动电路和B2驱动电路同时连接，使B1驱动电路和B2驱动电路能够同步导通，两个MOS管分别接收的MOS驱动信号为两路相互反向的MOS驱动信号，使两个MOS管能够交替导通，从而使A1驱动电路、A2驱动电路与B1驱动电路、B2驱动电路之间能够交替导通，就能控制逆变器主电路中的四个可控硅交替导通以实现逆变。
Description
技术领域
本发明涉及逆变驱动领域，尤其涉及一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动。
背景技术
逆变是指把直流电转变成交流电的过程，逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置，广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。在可控硅感应加热电源逆变器中，通常在直流电源和负载之间连接有四个可控硅，其工作原理为将四个可控硅分为两组，并控制两组可控硅不断交替导通与断路，即当四个可控硅中的两个导通时，直流电会从负载中流过，同时另两个可控硅处于断路，而当另两个可控硅同步改为导通时，原本导通的两个可控硅在同一时间改为断路，直流电依然会从负载中流过，但是流动方向与之前相反，通过重复这个过程，就能使负载中不断流过方向相反的直流电，就等同于使负载中流过了交流电，从而实现了将直流电逆变为交流电的目的。
为了保证四个可控硅按照要求同步改变导通状态，需要在逆变器主电路上连接逆变驱动，现有的逆变驱动中，通过逆变器主控板分别发送两路反向的电控脉冲信号，两路驱动信号分别送至各自的两个驱动芯片中进行转换，再送至各自的MOS管中来控制MOS管的导通状态，即两路驱动信号会在四个驱动芯片中分别进行转换再送至四个MOS管，四个MOS管分别控制一个逆变驱动电路的导通，就能控制逆变器中四个可控硅的导通。这种结构的缺点在于，两路驱动信号都是分为两路并且分别进行转换，再分别送至一个场效应管，即总共需要进行四次信号转换和分别传输，而每个信号转换和传输的过程中都会存在误差，现有结构中对驱动信号进行转换和分别传输的次数较多，累积误差也较大；并且，现有结构中采用的都是电控驱动信号，电控信号本身在传输和转换过程中的误差也较大，导致四个MOS管配合改变通断状态时，在时间上会存在较大的误差，使逆变驱动难以控制四个MOS管准确的按照所需时间进行通断。上述因素都会导致逆变器主电路中的四个可控硅的通断时间之间会存在较大误差，使负载无法稳定的获得所需的交流电，降低了逆变过程的稳定性。
发明内容
为解决上述现有的逆变驱动误差较大，降低逆变过程稳定性的问题，本发明提供了一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，包括用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR1导通的A1驱动电路、用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR2导通的A2驱动电路、用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR3导通的B1驱动电路、以及用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR4导通的B2驱动电路，还包括两个光纤信号接收器和一个能够将光纤信号转换为MOS驱动信号的MOS驱动芯片，两个光纤信号接收器均与MOS驱动芯片的输入接口连接，MOS驱动芯片的输出接口上连接有两个MOS管，用于分别接收两个光纤信号接收器所传输并转换后的MOS驱动信号，其中一个MOS管与A1驱动电路和A2驱动电路同时连接，使A1驱动电路和A2驱动电路能够同步导通，另一个MOS管与B1驱动电路和B2驱动电路同时连接，使B1驱动电路和B2驱动电路能够同步导通，两个MOS管分别接收的MOS驱动信号为两路相互反向的MOS驱动信号，使两个MOS管能够交替导通，从而使A1驱动电路、A2驱动电路与B1驱动电路、B2驱动电路之间能够交替导通。
优选的，所述的A1驱动电路、A2驱动电路、B1驱动电路、B2驱动电路中均包括一个变压器，变压器的输入线圈上连接有驱动限流电阻，变压器的输入线圈上还连接有续流通路，续流通路上连接有续流电阻和续流二极管，变压器的输出线圈上连接有滤波二极管和滤波电容，使变压器的输出信号经滤波后传递至可控硅。
优选的，所述变压器的输出线圈上并联有驱动信号指示灯和指示灯限流电阻。
优选的，所述变压器采用KCB2410G脉冲变压器。
优选的，所述光纤信号接收器采用HFBR-2531光纤信号接收器。
优选的，所述MOS驱动芯片采用MAX4426驱动芯片。
优选的，所述MOS管采用IRF530N场效应管。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动与现有结构相比，都是由逆变器主控板发出两路驱动信号，但是本发明中对两路驱动信号都只进行了一次转换过程，并且也都是分别输送至各自的一个MOS管，通过一个MOS管同时控制两个驱动电路的通断，使驱动信号进行转换和分别传输的次数与现有结构相比都得到减少，在转换和传输过程中的累积误差也就能减小；并且，本发明中采用了光纤信号作为驱动信号，光纤信号与现有采用的电控信号相比，在传输和转换过程中的误差都更小，就能降低四个场效应管配合改变通断状态的时间误差，从而减小逆变器主电路中的四个可控硅的通断时间之间的误差，大大提高驱动信号的一致性，使负载稳定的获得所需的交流电，提升了逆变过程的稳定性。
附图说明
图1为可控硅感应加热电源逆变器主电路的示意图；
图2为现有的逆变驱动电路的示意图；
图3为本发明的逆变驱动电路的示意图。
具体实施方式
如图1所示，为可控硅感应加热电源逆变器主电路的原理示意，图1中的电流源为直流电源，通过可控硅逆变单元将直流电源输出的直流电转换成交流电，再将交流电提供给负载，为了实现逆变，在可控硅逆变单元中连接了四个可控硅SCR1、SCR2、SCR3和 SCR4，并连接了能够分别控制四个可控硅导通的驱动电路A1、A2、B1和B2，四个驱动电路通常由逆变器的主控板协调控制其通断状态。
在逆变器工作时，先控制驱动电路A1和A2导通，使可控硅SCR1和SCR2同时导通，电流就会由电源正极P+依次流过可控硅SCR1、负载、可控硅SCR2最后流回电源负极N-，此过程中电流从负载中通过的方向为先通过电感L再通过电容r，即在图1的负载部分中为自上而下；然后控制驱动电路A1和A2同时断路，并在同一时间控制驱动电路B1和B2同时导通，就会使可控硅SCR1和SCR2同时断路，并使可控硅SCR3和 SCR4在SCR1和SCR断路的同一时间变为导通，电流就会在瞬间改变流向，由电源正极P+依次流过可控硅SCR3、负载、可控硅SCR4最后流回电源负极N-，此过程中电流从负载中通过的方向为先通过电容r再通过电感L，即在图1的负载部分中为自下而上。
控制上述两个过程连续交替进行，即A1和A2导通时B1和B2断路，然后A1和A2同时断路，并且B1和B2在同一时间导通，然后再次重复，就能够使负载中持续不断的流过方向相反的电流，实现了将直流电转换为方向不断变换的交流电送至负载，即实现了逆变过程。图1为逆变器主电路的基本原理，实际中通常还需要对逆变后的电流进行滤波等处理后再送至负载。
为了实现对驱动电路A1、A2、B1和B2通断状态的控制，需要在逆变器主电路上连接逆变驱动，图2为现有的逆变驱动电路的示意图，图3为本实施例的逆变驱动电路的示意图，图2和图3中，驱动电路A1、A2、B1、B2，以及A '1、A '2、B '1、B '2的结构均相同，以图3中的A1驱动电路为例，主要包括一个KCB2410G脉冲变压器T1，变压器T1的输入线圈上连接有驱动限流电阻R6，变压器T1的输入线圈上还连接有续流通路，续流通路上连接有续流电阻R9和续流二极管D11，用于在变压器T1由导通变为断路时为原边感应电压提供短暂的续流通路；变压器T1的输出线圈上连接有滤波二极管D7和滤波电容C9，并且变压器T1的输出线圈通过G1和K1两个端口与图1中的可控硅SCR1连接，使变压器T1的输出信号经滤波后传递至可控硅SCR1；变压器T1的输出线圈上还并联有驱动信号指示灯LED1和指示灯限流电阻R10。其余驱动电路中对应位置连接的元件与A1驱动电路中各元件的作用相同。
如图2所示，其信号接收部分与逆变器的主控板连接，通过主控板发出两路电控驱动信号，其中A '驱动信号和B '驱动信号分别输入至两个MAX4426驱动芯片，将电控驱动信号转换为MOS驱动信号，再将MOS驱动信号送至IRF530N场效应管，并最终分别送至驱动电路A '1、A '2、B '1和B '2。即图2中，A '驱动信号经转换后分别送至IRF530N场效应管Q1和Q2，然后送至驱动电路A '1和A '2，使A '驱动信号能够同时控制驱动电路A '1和A '2导通；B '驱动信号经转换后分别送至IRF530N场效应管Q3和Q4，然后送至驱动电路B '1和B '2，使B '驱动信号能够同时控制驱动电路B '1和B '2导通。
在图2的逆变驱动连接后，通过主控板向A '和B '分别发送两路反向的电控脉冲信号，两路驱动信号分别经过驱动芯片转换后，就能够保证当IRF530N场效应管Q1和Q2导通时，Q3和Q4处于断路，并且在Q1和Q2变为断路时，Q3和Q4会在同一时间变为导通，就能使驱动电路A '1、A '2与B '1、B '2之间交替导通，实现对可控硅SCR1、SCR2、SCR3和 SCR4的通断控制，从而进行逆变过程。但是在图2中，A '驱动信号和B '驱动信号都是分为两路并且分别进行转换，再分别送至一个场效应管，而每个信号转换和传输的过程中都会存在误差，并且A '驱动信号和B '驱动信号都是电控驱动信号，电控信号本身在传输和转换过程中的误差也较大，这些因素都导致四个场效应管Q1、Q2、Q3和Q4配合改变通断状态时，在时间上会存在较大的误差，使图2中的逆变驱动难以控制四个场效应管准确的按照所需时间进行通断，导致逆变器主电路中的四个可控硅的通断时间之间会存在较大误差，使负载无法稳定的获得所需的交流电，降低了逆变过程的稳定性。
如图3所示，本实施例包括两个HFBR-2531光纤信号接收器RX1和RX2，以及一个能够将光纤信号转换为MOS驱动信号的MAX4426驱动芯片U4，两个光纤信号接收器均与驱动芯片的输入接口连接，驱动芯片的输出接口上连接有两个IRF530N场效应管Q2和Q3，用于分别接收两个光纤信号接收器所传输并转换后的MOS驱动信号，其中场效应管Q2与A1驱动电路和A2驱动电路同时连接，使A1驱动电路和A2驱动电路能够同步导通，场效应管Q3与B1驱动电路和B2驱动电路同时连接，使B1驱动电路和B2驱动电路能够同步导通。
通过逆变器主控板向两个光纤信号接收器RX1和RX2发送两路反向的光纤脉冲信号，使两个场效应管Q2和Q3分别接收的驱动信号为两路相互反向的MOS驱动信号，两个场效应管Q2和Q3就能够交替导通，从而使A1驱动电路、A2驱动电路与B1驱动电路、B2驱动电路之间能够交替导通，实现对可控硅SCR1、SCR2、SCR3和 SCR4的通断控制，从而进行逆变过程。与图2中的现有结构相比，本实施例中A路驱动信号和B路驱动信号都只经过了一次转换过程，并且A路驱动信号和B路驱动信号也都是分别输送至各自的一个场效应管，通过一个场效应管同时控制两个驱动电路的通断，使驱动信号进行转换和分别传输的次数与现有结构相比都得到减少，在转换和传输过程中的累积误差也就能减小；并且，本实施例中采用了光纤信号作为驱动信号，光纤信号与现有采用的电控信号相比，在传输和转换过程中的误差都更小，就能降低四个场效应管配合改变通断状态的时间误差，从而减小逆变器主电路中的四个可控硅的通断时间之间的误差，实测误差约为5ns, 而现有结构中实测时间误差约为20ns，改进后的误差时间是原来的1/4，大大提高驱动信号的一致性，使负载稳定的获得所需的交流电，提升了逆变过程的稳定性。
Claims (7)
1.一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，包括用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR1导通的A1驱动电路、用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR2导通的A2驱动电路、用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR3导通的B1驱动电路、以及用于控制逆变器主电路中的可控硅SCR4导通的B2驱动电路，其特征在于：还包括两个光纤信号接收器和一个能够将光纤信号转换为MOS驱动信号的MOS驱动芯片，两个光纤信号接收器均与MOS驱动芯片的输入接口连接，MOS驱动芯片的输出接口上连接有两个MOS管，用于分别接收两个光纤信号接收器所传输并转换后的MOS驱动信号，其中一个MOS管与A1驱动电路和A2驱动电路同时连接，使A1驱动电路和A2驱动电路能够同步导通，另一个MOS管与B1驱动电路和B2驱动电路同时连接，使B1驱动电路和B2驱动电路能够同步导通，两个MOS管分别接收的MOS驱动信号为两路相互反向的MOS驱动信号，使两个MOS管能够交替导通，从而使A1驱动电路、A2驱动电路与B1驱动电路、B2驱动电路之间能够交替导通。
2.根据权利要求1所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述的A1驱动电路、A2驱动电路、B1驱动电路、B2驱动电路中均包括一个变压器，变压器的输入线圈上连接有驱动限流电阻，变压器的输入线圈上还连接有续流通路，续流通路上连接有续流电阻和续流二极管，变压器的输出线圈上连接有滤波二极管和滤波电容，使变压器的输出信号经滤波后传递至可控硅。
3.根据权利要求2所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述变压器的输出线圈上并联有驱动信号指示灯和指示灯限流电阻。
4.根据权利要求2所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述变压器采用KCB2410G脉冲变压器。
5.根据权利要求1所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述光纤信号接收器采用HFBR-2531光纤信号接收器。
6.根据权利要求1所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述MOS驱动芯片采用MAX4426驱动芯片。
7.根据权利要求1所述的一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动，其特征在于：所述MOS管采用IRF530N场效应管。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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